EP3290286B1 - Voiture d'extrémité de véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire associé - Google Patents

Voiture d'extrémité de véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire associé Download PDF

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EP3290286B1
EP3290286B1 EP17189156.7A EP17189156A EP3290286B1 EP 3290286 B1 EP3290286 B1 EP 3290286B1 EP 17189156 A EP17189156 A EP 17189156A EP 3290286 B1 EP3290286 B1 EP 3290286B1
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car
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Huu-Thi Do
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Alstom Transport Technologies SAS
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Alstom Transport Technologies SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/24—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/02—Construction details of vehicle bodies reducing air resistance by modifying contour ; Constructional features for fast vehicles sustaining sudden variations of atmospheric pressure, e.g. when crossing in tunnels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/009—Means for ventilating only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F1/00—Underframes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Definitions

  • the present invention relates to an end car for a railway vehicle.
  • a rail vehicle particularly at high speed, is subject to a drag effect opposing the movement of this rail vehicle.
  • an end car is already known in the state of the art provided with a drag reduction device, modifying the geometry of this end car. It is known from the document JP H05 270402 A to circulate an air flow through a railway vehicle in order to reduce the amplitude of the pressure wave generated when passing through a tunnel.
  • the object of the invention is in particular to provide another solution for reducing the drag effect, without modifying the shape of the end car.
  • the invention relates in particular to an end car of a rail vehicle, extending between a first free end and a second end intended to be connected to another car of the rail vehicle, the end car comprising a lower housing for a bogie arranged near the first end, characterized in that it comprises at least one substantially horizontal duct, opening on the one hand into the lower housing, and on the other hand opening at the first end of the car, and means of circulating air in the duct.
  • an end car 10 intended to equip a rail vehicle, in particular a mainline train.
  • the rail vehicle has such an end car 10 at each end.
  • a rail vehicle can usually travel in two opposite directions, so each end car 10 can be a front or rear end car, depending on the direction of travel.
  • the end cars 10 of the rail vehicle are generally identical, so that only one will be described.
  • the end car 10 extends, in a longitudinal direction X, between a first free end 10A, and a second end 10B intended to be connected to another car of the rail vehicle.
  • the first end 10A corresponds to the front or rear end of the rail vehicle, depending on the direction of travel.
  • the end car 10 has a general aerodynamic shape, presenting in particular, in a conventional manner, a profile comprising a point 12 at the first end 10A. Such a tip 12 is also called the "nose" of the end car 10.
  • the end car 10 also comprises, in a conventional manner, a lower housing 14 for a bogie 16.
  • This lower housing 14 is provided near the first end 10A.
  • the lower housing 14 considered in the present description is the one closest to the first end 10A.
  • the end car 10 comprises at least one duct 18, opening out on the one hand into said lower housing 14, and on the other hand opening out at the first end 10A of the end car 10.
  • each duct 18 extends substantially horizontally.
  • the ends of this duct 18 are located substantially at the same height.
  • each duct 18 generally opens out, on the one hand, into a lower part of the end car 10, and more particularly, for example, below the nose 12 and, on the other hand, facing the bogie.
  • the conduit 18 therefore extends advantageously substantially at the height of the bogie.
  • each duct 18 has a diameter of between 0.05 m and 0.5 m.
  • the end car 10 comprises means 20 for circulating air in the duct 18.
  • the means for circulating air 20 for example comprise at least one fan 22.
  • the air circulation means 20 are reversible, between a first configuration in which the air flow is generated from the lower housing 14 to the first end 10A of the end car 10 (this first configuration being shown in the figure), and a second configuration in which the air flow is generated from the first end 10A of the end car 10 to the lower housing 14.
  • the duct 18 expels air at the first end 10A, and in the second configuration, the duct 18 draws air at the first end 10A.
  • the fan 22 is a bidirectional fan.
  • the air circulation means 20 are only suitable for generating an air flow in the duct 18, from the lower housing 14 to the first end 10A of the end car 10.
  • the air circulation means 20 are only suitable for generating a flow of air in the duct 18, from the first end 10A of the car to the lower housing 14.
  • the embodiment in which the air circulation means 20 can take the first and second configurations is preferred, because in this case, the configuration can be chosen as a function of the operating conditions of the rail vehicle.
  • the operating conditions of the rail vehicle include, for example, the speed of the rail vehicle, the temperature outside the rail vehicle, the direction of the wind in the environment outside the train, etc.
  • the air circulation means 20 are configured to take the first and second configurations according to the direction of movement of the rail vehicle.
  • the air circulation means 20 when the first end 10A is at the front of the rail vehicle, the air circulation means 20 can be in the second configuration, sucking air from the first end 10A of the car towards the lower housing 14, and when the first end 10A is at the rear of the rail vehicle, the air circulation means 20 may be in the first configuration, expelling air through the first end 10A.
  • This suction or expulsion of air at the first end 10A has the effect of modifying the behavior of the air in front and / or behind the rail vehicle, then reducing the drag effect.
  • the air circulation means 20 comprise means for varying the speed of an air flow generated, as a function of a speed of movement of the end car 10.
  • the speed of the flow d The air depends on the speed of rotation of the fan 22, so that the variation means act on this fan 22.
  • the speed of the air flow is thus adapted to the speed of movement of the car 10, in order to optimize the reduction of the drag.
  • the speed of the air flow is modified in real time, as a function of the instantaneous speed of the end car 10.
  • an automation by active control loop of a type known per se, can be provided.
  • the present invention makes it possible, by acting on the air flows in front and / or behind the rail vehicle, to reduce the drag of this rail vehicle.

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Description

  • La présente invention concerne une voiture d'extrémité pour un véhicule ferroviaire.
  • Un véhicule ferroviaire, notamment à grande vitesse, est sujet à un effet de trainée s'opposant au déplacement de ce véhicule ferroviaire. Afin de diminuer cet effet de trainée, on connait déjà, dans l'état de la technique, une voiture d'extrémité munie d'un dispositif de réduction de trainée, modifiant la géométrie de cette voiture d'extrémité. Il est connu du document JP H05 270402 A de faire circuler un flux d'air à travers un véhicule ferroviaire afin de réduire l'amplitude de l'onde de pression générée au passage d'un tunnel. Z
  • L'invention a notamment pour but de fournir une autre solution pour diminuer l'effet de trainée, sans modifier la forme de la voiture d'extrémité.
  • A cet effet, l'invention a notamment pour objet une voiture d'extrémité de véhicule ferroviaire, s'étendant entre une première extrémité libre et une seconde extrémité destinée à être raccordée à une autre voiture du véhicule ferroviaire, la voiture d'extrémité comportant un logement inférieur pour un bogie ménagé à proximité de la première extrémité, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un conduit sensiblement horizontal, débouchant d'une part dans le logement inférieur, et débouchant d'autre part à la première extrémité de la voiture, et des moyens de mise en circulation d'air dans le conduit.
  • En forçant la circulation de l'air dans chaque conduit, on souffle ou on aspire de l'air à la première extrémité de la voiture. Ce dispositif permet une meilleure gestion des flux d'air au sillage de la voiture, et permet donc de réduire l'effet de trainée.
  • Une voiture d'extrémité selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toute combinaison techniquement envisageable :
    • les moyens de mise en circulation d'air sont propres à générer un flux d'air dans le conduit, depuis le logement inférieur vers la première extrémité de la voiture d'extrémité ;
    • les moyens de mise en circulation d'air sont propres à générer un flux d'air dans le conduit, depuis la première extrémité de la voiture d'extrémité vers le logement inférieur ;
    • les moyens de mise en circulation d'air sont inversibles, entre une première configuration dans laquelle le flux d'air est généré depuis le logement inférieur vers la première extrémité de la voiture d'extrémité, et une seconde configuration dans laquelle le flux d'air est généré depuis la première extrémité de la voiture d'extrémité vers le logement inférieur ;
    • les moyens de mise en circulation d'air sont dans la première configuration lorsque la voiture d'extrémité est agencée à l'arrière du véhicule ferroviaire, et dans la seconde configuration lorsque la voiture d'extrémité est agencée à l'avant du véhicule ferroviaire ;
    • les moyens de mise en circulation d'air sont propres à prendre la première ou la seconde configurations en fonction des conditions d'exploitation du véhicule ferroviaire ;
    • les moyens de mise en circulation d'air comportent des moyens de variation de la vitesse d'un flux d'air généré, en fonction d'une vitesse de déplacement de la voiture d'extrémité ;
    • les moyens de mise en circulation d'air comportent au moins un ventilateur ; et
    L'invention concerne également un véhicule ferroviaire, comportant au moins une voiture d'extrémité telle que définie précédemment.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant à la figure unique annexée, représentant schématiquement et partiellement une voiture d'extrémité selon un exemple de mode de réalisation de l'invention.
  • On a représenté partiellement, sur la figure, une voiture d'extrémité 10, destinée à équiper un véhicule ferroviaire, notamment un train grande ligne. Par exemple, le véhicule ferroviaire comporte une telle voiture d'extrémité 10 à chaque extrémité.
  • Un véhicule ferroviaire peut habituellement circuler dans deux sens opposés, si bien que chaque voiture d'extrémité 10 peut être une voiture d'extrémité avant ou arrière, en fonction du sens de circulation. Ainsi, les voitures d'extrémités 10 du véhicule ferroviaire sont généralement identiques, si bien qu'une seule va être décrite.
  • La voiture d'extrémité 10 s'étend, dans une direction longitudinale X, entre une première extrémité libre 10A, et une seconde extrémité 10B destinée à être raccordée à une autre voiture du véhicule ferroviaire. La première extrémité 10A correspond à l'extrémité avant ou arrière du véhicule ferroviaire, en fonction du sens de circulation.
  • La voiture d'extrémité 10 présente une forme générale aérodynamique, présentant notamment, de manière classique, un profil comprenant une pointe 12 à la première extrémité 10A. Une telle pointe 12 est également appelée « nez » de la voiture d'extrémité 10.
  • La voiture d'extrémité 10 comporte par ailleurs, de manière classique, un logement inférieur 14 pour un bogie 16. Ce logement inférieur 14 est ménagé à proximité de la première extrémité 10A. En d'autres termes, dans le cas où la voiture d'extrémité 10 comporte plusieurs logements inférieurs pour des bogies, le logement inférieur 14 considéré dans la présente description est celui le plus proche de la première extrémité 10A.
  • La voiture d'extrémité 10 selon l'invention comporte au moins un conduit 18, débouchant d'une part dans ledit logement inférieur 14, et débouchant d'autre part à la première extrémité 10A de la voiture d'extrémité 10.
  • Avantageusement, chaque conduit 18 s'étend sensiblement horizontalement. En d'autres termes les extrémités de ce conduit 18 se trouvent sensiblement à la même hauteur. Ainsi, chaque conduit 18 débouche généralement, d'une part dans une partie inférieure de la voiture d'extrémité 10, et plus particulièrement, par exemple, en dessous du nez 12 et, d'autre part, en regard du bogie. Le conduit 18 s'étend donc avantageusement sensiblement à hauteur du bogie.
  • Par exemple, chaque conduit 18 présente un diamètre compris entre 0,05 m et 0,5 m.
  • La voiture d'extrémité 10 comporte des moyens 20 de mise en circulation d'air dans le conduit 18. Les moyens de mise en circulation d'air 20 comportent par exemple au moins un ventilateur 22.
  • De préférence, les moyens de mise en circulation d'air 20 sont inversibles, entre une première configuration dans laquelle le flux d'air est généré depuis le logement inférieur 14 vers la première extrémité 10A de la voiture d'extrémité 10 (cette première configuration étant représentée sur la figure), et une seconde configuration dans laquelle le flux d'air est généré depuis la première extrémité 10A de la voiture d'extrémité 10 vers le logement inférieur 14.
  • Ainsi, dans la première configuration, le conduit 18 expulse de l'air à la première extrémité 10A, et dans la seconde configuration, le conduit 18 aspire de l'air à la première extrémité 10A.
  • Dans ce cas, le ventilateur 22 est un ventilateur bidirectionnel.
  • Conformément à une variante, les moyens de mise en circulation d'air 20 sont uniquement propres à générer un flux d'air dans le conduit 18, depuis le logement inférieur 14 vers la première extrémité 10A de la voiture d'extrémité 10.
  • Conformément à une autre variante, les moyens de mise en circulation d'air 20 sont uniquement propres à générer un flux d'air dans le conduit 18, depuis la première extrémité 10A de la voiture vers le logement inférieur 14.
  • Toutefois, le mode de réalisation dans lequel les moyens de mise en circulation d'air 20 peuvent prendre les première et seconde configurations est préféré, car dans ce cas, la configuration peut être choisie en fonction des conditions d'exploitation du véhicule ferroviaire.
  • Les conditions d'exploitation du véhicule ferroviaire comprennent, par exemple, la vitesse du véhicule ferroviaire, la température extérieure au véhicule ferroviaire, l'orientation du vent dans l'environnement extérieur du train...
  • En variante, les moyens de mise en circulation d'air 20 sont configurés pour prendre les première et seconde configurations en fonction du sens de circulation du véhicule ferroviaire.
  • Dans cette variante, lorsque la première extrémité 10A est à l'avant du véhicule ferroviaire, les moyens de mise en circulation d'air 20 peuvent être dans la seconde configuration, aspirant de l'air depuis la première extrémité 10A de la voiture vers le logement inférieur 14, et lorsque la première extrémité 10A est à l'arrière du véhicule ferroviaire, les moyens de mise en circulation d'air 20 peuvent être dans la première configuration, expulsant de l'air par la première extrémité 10A.
  • Cette aspiration ou expulsion d'air à la première extrémité 10A a pour effet de modifier le comportement de l'air en avant et/ou en arrière du véhicule ferroviaire, réduisant alors l'effet de trainée.
  • Avantageusement, les moyens de mise en circulation d'air 20 comportent des moyens de variation de la vitesse d'un flux d'air généré, en fonction d'une vitesse de déplacement de la voiture d'extrémité 10. La vitesse du flux d'air dépend de la vitesse de rotation du ventilateur 22, si bien que les moyens de variation agissent sur ce ventilateur 22.
  • La vitesse du flux d'air est ainsi adaptée à la vitesse de déplacement de la voiture 10, afin d'optimiser la réduction de la trainée.
  • Avantageusement, la vitesse du flux d'air est modifiée en temps réel, en fonction de la vitesse instantanée de la voiture d'extrémité 10. A cet effet, on peut prévoir une automatisation par boucle de contrôle active, de type connu en soi.
  • La présente invention permet, en agissant sur les flux d'air en avant et/ou en arrière du véhicule ferroviaire, de réduire la trainée de ce véhicule ferroviaire.
  • On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes complémentaires.

Claims (9)

  1. Voiture d'extrémité (10) de véhicule ferroviaire, s'étendant entre une première extrémité libre (10A) et une seconde extrémité destinée à être raccordée à une autre voiture du véhicule ferroviaire, la voiture d'extrémité (10) comportant un logement inférieur (14) pour un bogie (16) ménagé à proximité de la première extrémité (10A), caractérisée en ce qu'elle comporte :
    - au moins un conduit (18) sensiblement horizontal, débouchant d'une part dans le logement inférieur (14), et débouchant d'autre part à la première extrémité (10A) de la voiture d'extrémité (10), et
    - des moyens de mise en circulation d'air (20) dans le conduit (18).
  2. Voiture d'extrémité selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (20) sont propres à générer un flux d'air dans le conduit (18), depuis le logement inférieur (14) vers la première extrémité (10A) de la voiture d'extrémité (10).
  3. Voiture d'extrémité selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (20) sont propres à générer un flux d'air dans le conduit (18), depuis la première extrémité (10A) de la voiture d'extrémité (10) vers le logement inférieur (14).
  4. Voiture d'extrémité selon les revendications 2 et 3 prises en combinaison, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (20) sont inversibles, entre une première configuration dans laquelle le flux d'air est généré depuis le logement inférieur (14) vers la première extrémité (10A) de la voiture d'extrémité (10), et une seconde configuration dans laquelle le flux d'air est généré depuis la première extrémité (10A) de la voiture d'extrémité (10) vers le logement inférieur (14).
  5. Voiture d'extrémité selon la revendication 4, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (20) sont dans la première configuration lorsque la voiture d'extrémité (10) est agencée à l'arrière du véhicule ferroviaire, et dans la seconde configuration lorsque la voiture d'extrémité (10) est agencée à l'avant du véhicule ferroviaire.
  6. Voiture d'extrémité selon la revendication 4, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (20) sont propres à prendre la première ou la seconde configurations en fonction des conditions d'exploitation du véhicule ferroviaire.
  7. Voiture d'extrémité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (20) comportent des moyens de variation de la vitesse d'un flux d'air généré, en fonction d'une vitesse de déplacement de la voiture d'extrémité (10).
  8. Voiture d'extrémité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de mise en circulation d'air (10) comportent au moins un ventilateur (22).
  9. Véhicule ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une voiture d'extrémité (10A) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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